高阻表面在缝隙相控阵天线中的消除盲点研究

针对扫描盲点是相控阵天线系统的一个重要问题,提出了利用高阻表面的表面波带隙特性来抑制波导端头缝隙相控阵天线的表面波,从而达到消除扫描盲点的目的。同时文中采用周期矩量法对三角形和正方形栅格排列的相控阵天线的扫描特性进行数值计算,证实了高阻表面用于消除相控阵扫描盲点的可行性和有效性。     

一种环形结构的耦合振荡器阵列及其在有源天线阵中的应用

基于耦合振荡器阵列的有源相控阵天线由于不采用移相器,利于集成,因而是相控阵天线实现低成本和小型化的有效途径之一.提出了一种环形结构的二维耦合振荡器阵列,这种阵列的阵元按照环形排列,阵元之间的耦合通过径向的耦合网络实现.推导了环形结构耦合振荡器阵列的平面相位分布控制方法,只需要控制边界阵元即可实现阵列的平面相位分布控制.同时,对基于环形结构耦合振荡器阵列的有源天线阵的相位控制误差和波束扫描范围进行了分析,理论和仿真结果表明,阵列的相位控制误差具有积累特性.当阵元径向间距为半波长时,可以实现偏离阵面法线30度范围内的波束扫描.     

宽带宽角扫描相控阵雷达技术研究

针对大型相控阵雷达工作在宽带、宽角扫描的情况下,瞬时信号带宽受孔径度越时间限制的问题,从理论上分析了影响相控阵雷达线瞬时带宽提高的因素和接收通道幅相误差对系统性能的影响,提出了采用射频延迟和视频延迟方法提高相控阵天线瞬时带宽的两种技术途径。并给出在微波暗室里进行的相控阵试验雷达工作在宽带角电扫描情况下成像试验的部分结果,验证了理论分析的正确性。     

孔径渡越时间对一维距离成像的影响分析

通过对宽带相控阵雷达扫描时孔径渡越时间对宽带线性调频信号成像性能影响的分析,得出了相控 阵雷达空间扫描只产生目标一维距离像主瓣宽度展宽与一维距离像整体平移的重要结论,并提出了补偿方法。实 验数据证明,这种补偿方法对宽带相控阵雷达是否需要加延时线进行空间补偿具有重要的参考意义。     

制导武器共形天线阵列的配置方式

针对制导武器共形相控阵天线阵列形成特定波束指向的方向图特性问题,讨论了几种共形天线阵列的配置方式。首先建立棱锥阵列和圆锥阵列的几何模型,再分别就棱锥阵列和圆锥阵列讨论天线单元的不同配置方式,并建立各自的天线方向图函数和方向性增益函数。通过比较各种阵列配置方式下的天线方向图副瓣特性及共形天线阵列的方向性增益,综合选取副瓣最小和方向性增益最高的制导武器共形天线阵列的最优配置方式。仿真结果表明,在同等参数配置条件下的圆极化圆锥矩形栅格阵列可以作为制导武器共形天线阵列的最优配置方式。     

相控阵雷达宽带宽扫描角数字化解决方案

针对采用数字化宽带相控阵雷达的应用场合,提出了一种通过改变数字阵列单元基带信号移相值和延时值实现波束指向和波形的数字相控阵雷达T/R模块解决方案。给出了宽带线性调频信号引起的波束指向偏移和实时时间延迟补偿的分析方法。在分析了宽带线性调频信号对相控阵雷达带宽和扫描角的影响的基础上,通过对基带数字时钟的精确延迟,实现了数字相控阵雷达宽带信号发射和扩展最大扫描角的目的。给出了实现的原理图和试验结果,并通过试验验证该方法的有效性。     

高交叉极化隔离度的液晶极化相控阵天线设计与实现

针对小型化、低成本极化相控阵雷达应用背景，提出了一种基于液晶材料的高交叉正交极化隔离度的极化相控阵天线。与传统极化相控阵天线相比，该设计不需要成倍增加的收发组件和复杂的移相馈电网络。基于液晶传输线移相器特点，结合缝隙耦合辐射原理，提出一种基于斜交耦合缝隙的交叉极化抑制结构，在提升天线单元主极化辐射性能的同时，抑制交叉极化辐射幅度。天线阵列采用由中心向两侧180°反向馈电形式，进一步提升交叉极化抑制比，同时可以实现极化和波束的联合重构。样机实测表明，天线扫描角度可达±40°,增益最大可达16.8 dB,效率高于66%,法向交叉极化隔离度可以达到33.3 dB,法向波束旁瓣最大抑制可以达到36.3 dB;展示了液晶极化相控阵天线的实用性，并且具有低成本、低功耗以及结构简单的特点。     

虚位技术对相控阵导引头探测性能的影响

为了研究相控阵导引头采用虚位技术后对导弹探测制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了虚位条件下各天线单元的移相规律及波束指向误差产生的原因,建立了天线波束空间传播模型,根据向量空间关系推导了天线方向图数学模型,建立了子阵扫描条件下的子阵方向图表达式及综合因子方向图表达式,分析并说明了存在初始天线波束角情况下子阵扫描对量化副瓣的影响。仿真结果表明,虚位技术会带来波束指向误差,由于子阵扫描,子阵的零点位置与综合因子栅瓣位置基本重合,不会带来过大的量化副瓣电平。     

毫米波共形相控阵雷达导引头波束形成

针对毫米波圆锥台共形相控阵天线阵列低副瓣波束形成,提出了基于最优非均匀子阵划分及最优子阵激励的低副瓣波束形成方法.该方法利用多目标进化算法,先通过对整个扫描波束空间进行空间采样并形成空间采样点的天线辐射方向图,然后引入两个多目标函数对这些空间采样点的天线辐射方向图进行低副瓣约束,可获得指定扫描空间内任意角度的低副瓣波束形成.通过多目标进化算法优化子阵结构及其激励能够有效抑制辐射方向图副瓣电平.仿真实验证明该方法有效.     

阵列天线分析中渐近波形估计技术的应用研究

利用矩量法(methodofmoments,MoM)结合渐近波形估计(asymptoticwaveformevaluaton,AWE)技术研究了阵列天线的辐射特性,由MoM求得天线上每个单元的电流分布,将任意频率下的电流分布在给定频率下展开成Taylor级数,根据Pade逼近法,采用AWE技术快速实现天线宽带响应,得出了天线上的电流分布、输入导纳以及辐射方向图。最后对某一阵列天线进行了分析计算,结果证明,采用AWE/MoM结合的方法完全能逼近MoM方法的计算结果,且计算时间较短。     

对MIMO雷达参数的侦察估计及性能分析

针对多输入多输出(multiple input and multiple output, MIMO)雷达的侦察对抗问题,基于被动合成阵列技术构建了对MIMO雷达方位、辐射频率联合侦察估计的信号模型,通过多次不同速度联合谱估计算法实现了对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计。此外,推导了多辐射源条件下方位与频率联合侦察估计的克拉美〖CD*2〗罗界(Cramer Rao bound, CRB)。频率已知条件下推导了对单部阵列雷达方位侦察估计的CRB表达式,并进一步分别给出了对MIMO雷达和相控阵雷达进行侦察估计的CRB闭解式,对比分析了两种体制下方位侦察估计的性能。理论分析与仿真实验表明:信号频率未知条件下,所提算法能够实现对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计,侦察估计精度随着信噪比以及不同速度联合估计次数的增大趋近于CRB;信号频率已知条件下,对单部相控阵雷达和MIMO雷达方位侦察估计性能之比仅与相控阵雷达发射波束方向增益以及阵元个数有关。最后,仿真实验结果验证了本文理论分析的正确性和方法的有效性。     

基于频控阵的多普勒波束锐化高度表设计

多普勒波束锐化(Doppler beam sharpening, DBS)是飞行器实施地形跟随或地形回避的重要技术。针对飞行器高度表在DBS工作模式的射频隐身需求, 利用频率分集阵列(frequency diversity array, FDA)研究了基于射频隐身的DBS高度表。首先通过研究FDA的辐射方向图特性, 分析了FDA的频率增量依赖特性及其距离周期性对DBS模式的影响。以此为基础, 给出了对于DBS高度表的约束条件, 包括了FDA阵元间频率增量、脉冲重复频率、脉宽等, 同时建立了FDA-DBS高度表的射频隐身模型。仿真表明, 相对于相控阵和多输入多输出等阵列, 基于FDA的DBS高度表具有优秀的射频隐身性能。     

前视阵FDA-MIMO雷达距离模糊杂波抑制方法

超高速平台前视阵雷达面临强杂波抑制难题,其杂波不仅具有显著的距离依赖性而且存在多重距离模糊,导致雷达动目标检测性能急剧恶化。针对这一问题,提出了一种基于频率分集阵列和多输入多输出雷达的距离角度多普勒三维自适应处理距离模糊杂波抑制方法。该方法通过发射接收二维联合空域和差波束及时域邻近多普勒通道进行降维处理,保证算法的低复杂度以及在小样本条件下的杂波抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

高超声速飞行器上可调天线的设计与实现

当飞行器处于高超声速飞行状态时,其外部会形成等离子体鞘套。等离子体的存在会使飞行器上的天线发生阻抗失配,导致谐振频率偏移以及回波损耗的增加。通过不同速度、高度等条件下等离子体密度的数值预测,进一步估算对天线谐振频率偏移等性能的影响。考虑到元器件的电抗在L波段的寄生效应,利用广义连接网络的方法,对匹配网络设计和优化,完成等离子体环境下的天线阻抗调谐。实验表明,通过改变匹配网络中变容管的容值,等离子体环境下天线的输入阻抗可以被调节,从而复原谐振频率、降低回波损耗、恢复通信性能。     

FDA-MIMO雷达目标距离、角度及未知互耦参数估计

针对频控阵-多输入多输(frequency diverse array multiple input multiple output, FDA-MIMO)雷达阵列间存在未知互耦合情况的参数估计问题, 提出一种基于数据转换的二维多重信号分类方法。首先, 构造了存在未知互耦合影响的接收信号模型。然后，通过子空间分解的方法得到用于参数估计的谱函数, 并且采用数据转换的方法来解决谱函数由于未知耦合矩阵存在而失真的问题。最后，利用得到的目标距离和角度参数的估计值, 通过类似线性约束最小方差重构优化问题, 估计出耦合系数矩阵。仿真结果验证了所提方法的有效性，能准确估计阵列间存在未知互耦合效应时的参数和互耦合系数。     

高超声速飞行器上可调天线的设计与实现

当飞行器处于高超声速飞行状态时,其外部会形成等离子体鞘套。等离子体的存在会使飞行器上的天线发生阻抗失配,导致谐振频率偏移以及回波损耗的增加。通过不同速度、高度等条件下等离子体密度的数值预测,进一步估算对天线谐振频率偏移等性能的影响。考虑到元器件的电抗在L波段的寄生效应,利用广义连接网络的方法,对匹配网络设计和优化,完成等离子体环境下的天线阻抗调谐。实验表明,通过改变匹配网络中变容管的容值,等离子体环境下天线的输入阻抗可以被调节,从而复原谐振频率、降低回波损耗、恢复通信性能。     

基于毫米波近场成像的二维稀疏面阵结构

介绍了一种基于口字型布局的二维稀疏面阵结构,该结构在保证等效阵元均匀分布的前提下,有效减小了进入接收机的耦合信号的能量。在载频35 GHz、带宽5 GHz的系统条件下,该结构采用64个发射天线与64个接收天线,通过电动扫描的方式可以实现对指定区域的三维快速成像。点目标扩展函数的仿真结果显示该阵型结构在方位向、高度向和距离向的分辨率分别达到6 mm、6 mm和3 cm;对复杂目标的三维成像实验进一步验证了该阵型结构具有良好的成像性能。     

分布式nested阵列及其高精度DOA估计

为了进一步提高分布式阵列的自由度和分辨力,提出一种分布式nested阵列。该阵列将nested阵列作为分布式阵列的子阵。基于Khatri Rao积, nested子阵可提高整个阵列的自由度。分布式nested阵列以较少的阵元数及硬件成本实现大的孔径和较高的分辨力,而且提高了目标波达方向(direction of arrival, DOA)估计的精度。并利用基于Khatri Rao积的空间平滑酉旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)算法进行DOA估计。其先对协方差矩阵向量化提高自由度,然后利用空间平滑对新数据协方差矩阵进行秩恢复,最后使用双尺度酉ESPRIT算法得到DOA估计。仿真结果证明所提方法的有效性。     

一种基于模糊信息融合的Prim算法及应用

提出一种融合多元模糊空间关系信息的支撑树搜索算法,即S Prim(spatialPrim)算法,用以识别低分辨率环境下(红外、多光谱遥感、SAR、恒星导航等图像中)具有规则空间分布关系的目标斑点集合。S Prim算法将子目标相互之间的空间分布关系、距离关系,以及目标自身属性关系进行模糊信息融合,借助Prim算法生成最小支撑树的机制,评估邻近节点之间可能具备的某些有规则的空间分布关系,主动探测子目标之间可能存在的空间分布规律,从而识别目标群。实验证明,该算法稳定有效。     

基于FIR数字滤波器的宽带噪声数值模拟

各种水声信号处理方法的性能分析和检验,都要求用数值模拟方法产生环境噪声场。分析了海洋环境噪声的空间相关性,基于噪声源的远场非相关假设,提出了一种任意空间分布宽带噪声场的数值模拟方法,该方法的关键是采用FIR数字滤波器实现高精度连续时延。对空间均匀各向同性噪声场的数值模拟结果显示,其空间相关特性及空间角度谱与理论分析基本一致,表明该方法是有效的。